Мокрый способ очистки дымовых газов

Очистка дымовых газов: методы и оборудование

Что такое дымовые газы

Дымовыми газами называются продукты горения, которые выделяются в процессе сожжения органического топлива — нефти, газа, каменного и древесного угля.

Правовая сторона ограничения выбросов дымовых газов в атмосферу

Большинство государств регулирует количество выбросов дымовых газов в атмосферу, устанавливая предельно допустимую концентрацию (ПДК) для основных продуктов загрязнения.

Стоит отметить, что ПДК регулярно уменьшается и к 2050 году планируется свести загрязнение к величинам, близким к нулю.

Основные положения по очистке воздуха в России содержатся в Федеральном законе N 96-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 04.05.1999, а также в ГОСТ 17.2.3.02-2014 и ГОСТ 12.1.005-88. Предельно допустимая концентрация прописана в СанПиН 2.1.6.1032-01.

Основные типы загрязнений в дымовом газе

Основные типы загрязнения, выделяющиеся в процессе горения:

Летучая зола — мелкие частицы несгораемого остатка, состоящие из минеральных примесей, которые были в исходном топливе. Количество золы в дымовых газах варьируется от типа топлива — в мазуте содержание, как правило, 0.05-0.15%, в дровах от 0.5% до 2%, в каменном угле содержание золы варьируется от 1 до 50%, в торфе от 3 до 30%, а в горючих сланцах от 50 до 80% золы. Чем больше процент содержания золы в топливе, тем больше золы образуется в процессе горения. Следовательно, от используемого типа топлива зависит и выбор очистительных систем для дымовых газов.

Оксиды серы (SO₂) и азота (NO и NO₂) — в воздухе соединяются с парами воды и в ходе фотохимической реакции образуют кислоту, которая оседает на землю в виде кислотных дождей.

Тяжелые металлы — группа элементов таблицы Менделеева, обладающие свойством токсичности. Стоит оговорится, что термин «тяжелые металлы» охватывает достаточно широкую группу элементов, и используется, как правило, в контексте вредности для здоровья. С технической точки зрения, к тяжелым металлам причисляют элементы с плотностью выше плотности железа (8 г/см 2 ). На практике, чаще всего термин «тяжелые металлы» применяется к свинцу, ртути и кадмию.

Основные источники загрязнения дымовыми газами

Основными источниками загрязнения атмосферы дымовыми газами на сегодняшний день являются предприятия энергетической сферы — тепловые электростанции и котельные, работающие на ископаемом топливе: каменном угле, природном газе, мазуте и т.д.

Кроме того, дымовые газы выбрасывают:

Нефтяные факелы, сжигающие попутный газ;

Автотранспорт с ДВС.

Методы очистки дымовых газов

Сразу отметим, что универсального метода очистки воздуха от дыма и прочих типов загрязнения не существует, поэтому приходится комбинировать методы для достижения максимального эффекта.

Способы очистки дымового газа от золы и твердых частиц

Фильтрование:

Рукавные тканевые фильтры — представляют из себя цилиндрические емкости, в которых расположены вертикально подвешенные тканевые мешки. Частицы золы в дымовом газе, проходя через ткань, застревают. Очищенный воздух выводится через трубу в верхней части емкости. Для очистки рукавов от золы их периодически встряхивают. Зола собирается в отстойнике. Рукавные тканевые фильтры для очистки воздуха от дыма улавливают до 99.9% золы.

Электростатические фильтры — в таких устройствах поток загрязненного воздуха проходит через электрическое поле, после чего частицы оседают на электродах под действием электростатического поля обратной полярности. Кольцевые эмульгаторы — в основе работы таких очистителей лежит эмульгационный способ мокрой очистки, который во многом схож с принципом работы скруббера, но имеет свои нюансы.

Кольцевой эмульгатор представляет из себя вертикальную емкость, внутри которой находится вращающаяся тарелкообразная насадка. Дымовой газ поступает через патрубки внизу емкости, расположенные под углом. Как результат — загрязненный газ завихряется. Контактируя с жидкостью на тарелке, газ образует с водой газожидкостную эмульсию, которая накапливается под тарелкой. После выключения аппарата, образуется противоток газ-жидкость —шлам стекает через отверстие в основании рабочей камеры, а очищенный газ выходит через выходной газоход.

Скрубберы — аппараты для мокрой очистки дымовых газов. Представляют из себя вертикальные емкости, внутри которых располагаются различные приспособления для мокрой очистки (форсунки для разбрызгивания воды, различные насадки, устройства для дробления воды газовым потоком). Дым промывается и очищается водой, вся сажа остается с водой, которая утекает в отстойник, очищенный же газ выводится в атмосферу через патрубок в верхней части скруббера.

Способы очистки дымового газа от оксидов серы

Для очистки дымовых газов от оксидов серы применяются 3 технологии: мокрая, мокросухая и сухая очистка. В основе каждого способа очистки лежит принцип сорбции — оксиды серы соединяются с камим-либо активным веществом, образуя либо осадок, либо безвредное вещество.

Мокрая сероочистка

Используется при высокой концентрации в серы в исходном топливе (от 2 до 4%), обеспечивает уровень очистки в 95-99% в зависимости от используемого сорбента.

В качестве сорбента используются используются:

Источник

Очистка дымовых газов: методы, фильтры, очистка от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Методы, технологии, способы очистки дымовых газов

Наиболее эффективные методы очистки дымовых газов зависят от состава загрязнений. При сжигании углеводородов образуется небольшое количество сажи, монооксида углерода и сложных органических веществ, зачастую с канцерогенным действием. Угольные котельные и металлургические заводы выбрасывают в атмосферу также большие количества золы, содержащей соединения металлов, включая токсичные элементы и радиоактивные изотопы.

На химических предприятиях и в цветной металлургии нередко преобладают специфические примеси, зависящие от характера протекающих реакций, состава реагентов. Бывает необходим лабораторный анализ выбросов, чтобы определить, какие способы очистки дымовых газов дадут максимальный эффект. Отдельную категорию составляет дым, образующийся при проведении хирургических операций, для нейтрализации которого созданы специальные мобильные устройства.

В целом, технологии дымоочистки можно разделить на:
• сухие механические — задержка твердых частиц с помощью циклонирования (завихрения потоков), силы тяжести, фильтров, контактных поверхностей;
• влажные — с эмульгацией и растворением загрязнителей, прилипанием (адсорбцией) на увлажненных поверхностях;
• химические — за счет протекания глубоких реакций с образованием совершенно новых веществ;
• электрические и магнитные — применимы для улавливания заряженных частиц или ферромагнетиков, статический заряд создается искусственно при помощи коронирования.

Традиционная очистка дымовых газов не ставит цель задержать углекислоту, выделяемую при горении в наибольших количествах, наряду с парами воды. Это требует применения усложненных и дорогостоящих устройств. Некоторые объемы углекислого газа могут поглощаться, контактируя с такими реагентами, как известь, если кальцийсодержащие вещества применяются для других целей.

Для очищения газообразных выбросов широко используется фильтрация, как правило, в сочетании с другими методиками. Фильтрующие приспособления устанавливаются на входе, и в дальнейшем система очистки дымовых газов подвергается меньшим нагрузкам.

Фильтры дымовых газов

Для механической фильтрации применяют пластинчатые и рукавные устройства. Частицы, большие определенного размера, задерживаются ячейками сита (из ткани, полимеров, металлов). Фильтрующие рукава и вставки регулярно очищают автоматическим встряхиванием или вибрацией. Ручная выемка с заменой или установкой на место прежних фильтров эффективнее, но требует значительных трудозатрат, представляет опасность для персонала, иногда замедляет производственный процесс.

Отличаются от сетчатых фильтров конструкцией, но близки по сути действия жалюзийные устройства. Дымопоток проходит через извилистые каналы, многократно меняя направление и теряя кинетическую энергию. Твердая взвесь оседает на пылесборниках, откуда стряхивается для последующей утилизации.

Циклоны

Центробежный пылеуловитель, или циклон для очистки дымовых газов используется, когда дым содержит много пылевых частиц (зола, сажа). Сухое пылеулавливание не так эффективно, как мокрое, но проще реализуется и обходится гораздо дешевле.

Типичный циклон для дымовых газов представляет собой вертикальный цилиндр с конической нижней частью. Дым подается тангенциально, через круглое, или чаще прямоугольное отверстие. Течение газовоздушных потоков рассчитаны таким образом, что происходит многократное завихрение, с максимальным приближением к стенкам на всем протяжении. Пыль замедляет свое движение, сталкиваясь со стенками и другими пылевидными частичками, затем оседает под силой тяжести. Необходимо периодически очищать конус внизу, заполненный пылевой массой. Очищенный воздух или почти чистая смесь углекислого газа с водными парами выпускается вверху сквозь выходное отверстие.

Скрубберы

Сухая очистка дымовых газов от твердых частиц менее действенна, чем влажная. Поэтому при возрастании требований к остаточным ПДК примесей на предприятиях обычно используют «мокрые» очищающие устройства. Мокрый скруббер для дымовых газов состоит из корпуса, схожего с применяемым для сухого циклонирования, но внутри происходит распыление жидкости (воды с добавками).

Контактируя с каплями, туманом и стекающей по стенкам жидкостью, улавливаются не только частички пыли. Некоторые газообразные вещества, например, серные и азотные окислы, активно взаимодействуют с жидкой фазой, а также растворенными добавками.

Схемы водораспыления различаются, типовой скруббер для очистки дымовых газов оснащен несколькими горизонтальными рядами форсунок (ярусами). Корпус достаточно легко разбирается, форсунки регулярно чистят и ремонтируют, при необходимости заменяют. На предприятиях с непрерывным циклом работы предусматривают запасные уловители, с переключением дымопотоков, когда проводится обслуживание форсуночных колонн.

В барботажных устройствах, помимо распыления воды из форсунок происходит вращательное движение тарелей с мелкими отверстиями, что тоже способствует перемешиванию содержимого циклона. Вода нередко падает сплошной завесой, внутри стоит мельчайший туман, хорошо поглощающий пыль.

Электрофильтры

Электростатическая фильтрация применима на производстве, где исключен взрыв или возгорание из-за воздействия высоковольтных разрядов. Даже искры «холодного» коронирования опасны для легковоспламеняющихся субстанций. К таковым относятся и содержащие органические остатки, помимо негорючих минеральных примесей.

Если дым не взрывоопасен, то одним из лучших методов нейтрализации является электрофильтр для очистки дымовых газов, принцип работы которого основан на генерации статических зарядов.

К преимуществам технологии относится:
• работа при высоких температурах (не требуется предварительное охлаждение);
• улавливание частиц любого размера, вплоть до небольших летучих молекул электрофильных веществ;
• надежное оседание на компактных электродах со сравнительно малой площадью.

Недостатком является высокая стоимость постоянного возбуждения коронного разряда в просвете электрофильтра. Кроме того, не все загрязняющие примеси являются электрофильными. Молекулы многих углеводородов плохо заряжаются при коронировании. Однако, электрофобные свойства инертных газов (азот, аргон) способствуют свободному пропусканию этих безопасных веществ.

Фильтрующая установка состоит из следующих блоков:
• прямоугольный корпус с наружной теплоизоляцией;
• игольчатые коронирующие электроды на подвесных рамах;
• пластинчатые осадительные электроды с газопроходами;
• устройства для автоматического встряхивания.

Коронирующие подвески располагаются ближе к центру пропускного канала, сбор отходов происходит по бокам, что улучшает собираемость заряженной пыли.

Количество улавливающих секций подбирают, ориентируясь на допустимые показатели загрязнения выбросов. В большинстве случаев электрофильтр для очистки дымовых газов рассчитан на удаление только пыли. Сухая методика не позволяет длительно удерживать на электродах низкомолекулярные вещества.

Очистка дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Селективная очистка дымовых газов от оксидов азота основана на каталитическом и некаталитическом восстановлении. Каталитическое (СКВ) связано с использованием гетерогенных катализаторов при температуре от 200 до 500 градусов. Некаталитическая технология очистки дымовых газов (СНКВ) реализуется при температурах около 800 градусов. Обе технологии требуют в качестве расходного материала аммиака, солей аммония или мочевины. В результате образуется нейтральный двухатомный азот и вода. Катализатором обычно служит смесь окислов ванадия, титана и алюминия, нанесенных на пластины или подложку сот.

Селективная очистка дымовых газов от оксидов серы намного экономнее, и осуществляется в устройствах, близких по конструкции к стандартным скрубберам. Применяются такие технологии, как сухая сорбция, полувлажная и влажная. Во всех случаях сернистые соединения реагируют с активными веществами. Выпадает осадок или получаются растворимые соединения, безвредные для человека и окружающей среды. Самой эффективной является мокрая сероочистка, применяемая при высоких концентрациях серы (2-4%). Сорбент поглощает 95-99% нежелательных примесей. Для сорбции используют известь, доломит, соду, морскую воду. Существуют методы очистки дымовых газов от оксидов серы с помощью сточных вод.

Зольные примеси хорошо улавливаются практически любым способом. Возможна очистка дымовых газов от золы с применением электрофильтров, циклонов и скрубберов. Основной трудностью является большой объем накопленных отходов. Следует часто встряхивать сухие системы золоочистки. В мокрых применяются поплавки, всплывающие по мере заполнения нижней части скруббера жидким шламом. Когда поплавок замыкает электрический контакт или давит на рычаг, происходит автоматизированное опорожнение емкости. Шлам должен оставаться жидким, чтобы происходило всплывание поплавка.

Источник

Водяные фильтры для дыма – аппараты для утилизации газовых и аспирации твердых выбросов

Изготовитель золоулавливающего и газоочистного оборудования «ПЗГО» предлагает к рассмотрению такой нетривиальный процесс как очистка дыма через воду, а к производству и внедрению – водяные фильтры для дыма и системы аспирации котельных, ТЭЦ и ТЭС, утилизаторы дымовых газов, дегтя, сажи, золы, копоти и пепла после сгорания твердых и жидких топлив.

Вот уже более 30 лет мы на собственных современных линиях создаем доступные, надежные, компактные, высокоэффективные золоулавливающие аппараты, дезодорирующие и газоочистные установки, которые на текущий момент безупречно отрабатывают с КПД ≈ 99% на более чем 200 коммунальных и промышленных предприятиях в России, Европе и Азии.

Барботажный дымоочиститель / золоуловитель от «ПЗГО» – обзор принципа работы, назначений, преимуществ и характеристик

Особенности работы современных энергетических предприятий

Покуда нефтегазовые гиганты загоняют инновационные подходы альтернативной энергетики в опалу, все объекты энергетического сектора – от малых индустриальных / коммунальных печей и котельных до крупных ТЭЦ, ТЭС, КЭС, ГРЭС – вынуждены утилизировать твердое (уголь, кокс, дрова, древесные отходы, антрацит), жидкое или газообразное органическое топливо для получения тепловой и / или электрической энергии.

Вкупе с невосполнимостью природных ресурсов, органика имеет еще один серьезный минус – при неполном ее сгорании, (абсолютно полное сгорание на практике недостижимо), образуется широкий спектр газообразных, аэрозольных (масла, деготь) и твердых (зола, копоть, сажа) поллютантов, обладающих значительной биологической опасностью – как для водного мира и дикой природы, так и для ойкумены.

Один только Новосибирск в зимний период сжигает до 20 000 тонн (и более) угля ежедневно, (и это – не считая газа и жидких топлив). Объять разумом объемы выбросов, подлежащих строгой фильтрации / нейтрализации в дымовых очистителях, неподготовленному человеку очень непросто.

Куда проще оценить статистику коварных заболеваний, количество которых увеличивается год от года, исчезновение целых популяций и видов птиц, зверей, рыб, насекомых.

Впрочем, с точки зрения очистки отходящих газов от паровых установок / котлов / бойлеров / печей ТЭЦ, ТЭС, КЭС, ГРЭС перед выбросом в атмосферу, есть положительный момент – это относительное постоянство их состава.

Черный дым на ТЭЦ в Уфе (после перехода на мазутное топливо)

Для наглядности отобразим в таблице ключевые загрязнители, которые эффективно задерживаются / аспирируются современными автономными воздушными фильтрами мокрого типа (скрубберами и абсорберами), а также негативное воздействие дымокомпонентов на живые организмы.

Тип загрязнителя	Негативное воздействие
Микродисперсные твердые частицы (зола, копоть, сажа)	Загрязнение легочной ткани, затруднительное выведение частиц легочной выстилкой, хронические респираторные заболевания
Оксиды серы и окислы азота, особенно, диоксиды NO₂ и SO₂	Острое или хроническое раздражение дыхательной системы, кислородное голодание тканей, одышка, отек легких. В атмосфере NO₂ и SO₂ взаимодействуют с влагой, что приводит к образованию кислотных дождей, содержащих азотную и серную кислоты соответственно
Хлороводород	Угнетение дыхания, поражение дыхательных путей, ЦНС
Альдегиды, фенол, формальдегид	Поражение сердечно-сосудистой и нервной систем, общее отравление организма
Летучие углеводороды, спирты и эфиры	Воздействие на тонкие психические механизмы, апатии, головные боли, раздражительность, тревоги, иные психопатологические состояния
Кетоны, пары щелочей и кислот	Контактное поражение кожных покровов, внутренних слизистых оболочек
Галогены и их производные	Хлор, фтор, хлориды и фториды (и другие галогениды) являются нервными ядами исключительной опасности
Ртуть, кадмий, мышьяк, оксиды металлов и неметаллов	Яды кумулятивного действия, онкология, канцерогенез, мутагенез, тератогенез

Что касается диоксинов и фуранов, то их выделение при сжигании «традиционных» энергоносителей не так велико, как в процессах переплавки цветных металлов или при сжигании медицинских отходов. Читайте подробнее о нейтрализации данного класса веществ на нашем сайте.

Утилизаторы дымовых газов

Несмотря на то, что слово «утилизировать» в романо-германских языках обычно значит «использовать», «применять», (от. лат. «utile») так сложилось, что русский термин имеет несколько другую – часто техническую или околотехническую – окраску.

В русском языке, «утилизация» почти всегда связывается с отработанными, отслужившими продуктами, (например, «сдать в утиль»), а также с каким-либо использованием, накоплением или обработкой таких продуктов.

Водяной скруббер очистки дымовых газов типа Вентури (удаление золы, сажи, копоти, пепла, SO_X, NO_X, HCl и других опасных соединений)

Утилизатором дымовых газов, таким образом, может именоваться любой аппарат, узел, система или комплекс устройств, которые совершают обработку (сбор, нейтрализацию, фильтрацию или обезвреживание) газодымового потока.

Водяная очистка дыма и пиролизных газов в насадочном скруббере: орошение стационарной насадки в рабочей камере

Если рассматривать термин с этой стороны, то под УДГ можно понимать и мокрые (очистка дыма водой или абсорбентом) скрубберы, и абсорбционные колонны, и рукавные фильтры, и адсорберы, и электрофильтры (сухая газоочистка).

ООО «ПЗГО» предлагает к производству и внедрению современные, надежные и высокопроизводительные утилизаторы газодымовых выбросов на базе водяных / мокрых и сухих аппаратов, а также их комбинаций. Возможна утилизация выбросов с получением полезных вторичных продуктов.

Водная фильтрация дыма как эффективный метод снижения выбросов через аспирацию энергетических установок

Одними из наиболее эффективных аппаратов для проведения очистки дымовых газов котельных (паровых котлов, бойлеров, нагревателей) и других тепловых и энергетических установок, работающих на органическом топливе, являются промышленные водяные фильтры.

Этому есть несколько причин:

Отведение, утилизация и улавливание из газопотока сухих пылевых твердодисперсных частиц часто фигурирует в патентах и научных публикациях как «аспирация», но, фундаментально, в понятие «аспирация» входит и очистка отходящих выбросов, (включая дымы), и от аэрозолей, туманов, а также газовых элементов и соединений.

Компактный горизонтальный скруббер для нейтрализации газодымовых и микродисперсных твердых выбросов

Поэтому под аспирацией, (как и под очисткой газов), допустимо понимать полный спектр мероприятий, нацеленных на удаление из газо-, пыле- или дымопотока ВСЕХ нежелательных компонентов твердой, микроаэрозольной и газовой природы.

Когда речь идет об аспирации котельной или ТЭЦ, то может также иметься в виду и улавливание твердой механики в зоне элевации/погрузки/разгрузки /складирования и/или подачи сыпучего топлива в топку, камеру сгорания, (например, очистка воздуха от угольной пыли, взвесей кокса или иного материала).

Типы и классы водных дымоочистителей

Водяные фильтры дыма подразделяются на следующие классы, которые, в зависимости от топлива, концентраций газов и твердодисперсной механики, а также других особенностей печи, котла, котельной или теплостанции, показывают максимальную технологическую и экономическую рациональность. Рассмотрим типы водяных дымоочистителей в таблице.

Для получения более подробной информации по каждому типу устройств, пожалуйста, кликайте по соответствующим ссылкам в левом столбце таблицы.

Тип водного (абсорбентоного) фильтра	Назначение и комментарии
Барботажные абсорберы	Универсальные и эффективные дымоочистители, идеально подходящие для результативной фильтрации газодымовых и мягких зольных выбросов большинства котелен и других объектов энергетического сектора, работающих на жидком, твердом или газообразном топливе
Скрубберы Вентури	Скоростные турбулентные газопромыватели типа Вентури также демонстрируют высочайшую эффективность в задержании дымокомпонентов через воду, в особенности, таковых с присутствием ощутимых количеств пылевых включений и аэрозолей липкой / цементирующейся природы, масляных туманов, паров, гидрозолей
Стационарно-насадочные колонны	Относящиеся к оборудованию химической дымоочистки, насадочные колонные абсорберы показывают предельную рациональность на участках, генерирующих дымопотоки высокой химической агрессивности (экстремально кислые газы, спирты, щелочи, кетоны, альдегиды, галогениды, едкие и высокопахучие соединения)
Скрубберы с псевдоожиженным слоем	Скрубберы серии «ШВ» с кипящей (псевдоожиженной) насадкой способны к наиболее тяжелонагруженным режимам работы в рамках комплексного улавливания многокомпонентных газодымовых и твердодисперсных загрязнителей исключительно высоких концентраций, в том числе, обладающих высокой химической (подслащивание, обессеривание / десульфуризация, деазотирование, дегалогенирование) и абразивной активностью

Демонстрационный стенд «ПЗГО», наглядно показывающий процессы, идущие в рабочей камере скруббера с подвижной насадкой

Характеристики и преимущества мокрых дымофильтров от «ПЗГО»

Все фильтры для водной очистки дыма, разрабатываемые в нашем проектном бюро и изготавливаемые на наших производственных линиях, демонстрируют нижеследующий перечень характеристик / преимуществ:

Заказ, проектирование, изготовление, реализация и внедрение водяных очистителей дыма

По любым вопросам, которые возникают у Вас в отношении очистки дыма через воду, а также индивидуального проектирования, изготовления и приобретения водяного / мокрого оборудования для очистки отходящих дымовых газов от химкомпонентов, золы, сажи, пепла, копоти или иных продуктов горения, пожалуйста, контактируйте с нами через Клиентский Отдел или заполняйте удобный Опросник Заказчика, и мы мгновенно свяжемся с вами.

Оперативно произведем и быстро доставим дымо- и золоуловители до любого региона России и всего Евразийского материка. По требованию проведем локальный монтаж или обеспечим качественный шефмонтаж. Обучим персонал. Гарантия. Полная документация.

Источник